胡浩

摘要：在進(jìn)行連鑄坯產(chǎn)品制作的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)橫向的凹陷問題，還會存在部分縱向的凹陷。因?yàn)榘枷輪栴}的出現(xiàn)會受到各種因素的影響，例如在進(jìn)行加工過程中的熱流密度和坯殼的硬度等。所以操作人員要對影響連鑄坯制作環(huán)節(jié)的各項(xiàng)因素進(jìn)行深入的分析和研究，要對流動行為進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并且對結(jié)晶器的錐度和拉速、過熱度、冷卻、保護(hù)渣等因素進(jìn)行全面的管理，才能提高產(chǎn)品的制作質(zhì)量;要根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況，制定科學(xué)有效的預(yù)防措施，提高連鑄坯的表面質(zhì)量。本文就連鑄坯表面凹陷分析與控制進(jìn)行相關(guān)的分析和研究。

關(guān)鍵詞：連鑄坯;表面凹陷;分析與控制

中圖分類號：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

連鑄坯的表面凹陷問題主要分為橫向的凹陷和縱向的凹陷，這些凹陷或者呈現(xiàn)周期性的分布規(guī)律或者無規(guī)律地分布在連鑄坯的表面。橫向凹陷一般發(fā)生在振痕區(qū)域，并且存在一些紅色的裂紋，尤其是鑄坯內(nèi)弧區(qū)域凹陷情況更加嚴(yán)重。縱向的凹陷分布在角部的附近，主要存在于鑄坯的寬面，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)縱向的裂紋。一旦連鑄坯表面出現(xiàn)了凹陷問題，就會對后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，不僅會增加下線清理工作量，還會對熱裝和其他工作產(chǎn)生影響。所以工作人員在生產(chǎn)的過程中，一定要對凹陷問題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，并且采取積極的措施對這一問題進(jìn)行有效的解決[1]。

1 連鑄坯生產(chǎn)流程

當(dāng)前在進(jìn)行連鑄坯生產(chǎn)的過程中，相關(guān)的技術(shù)比較先進(jìn)，也配置了比較完善的設(shè)備。生產(chǎn)企業(yè)可以從國外引進(jìn)更加先進(jìn)的工藝和設(shè)備，從而提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。在作業(yè)的過程中要對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行明確，還應(yīng)該嚴(yán)格按照操作的順序進(jìn)行連鑄坯的生產(chǎn)。在生產(chǎn)的過程中要保證各個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)情況符合相應(yīng)的要求，要盡可能降低工作人員操作失誤發(fā)生的概率[2]。

2 連鑄坯表面凹陷問題出現(xiàn)的原因

2.1 橫向凹陷問題

一般來說在進(jìn)行連鑄坯生產(chǎn)的過程中，表面橫向凹陷問題是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，橫向凹陷會沿著板坯分布展開。而且兩個(gè)相鄰凹陷之間的距離不同，每個(gè)凹陷的內(nèi)部都存在清晰的震痕，部分凹陷位置還存在溢出的鋼水。對于碳鋼來說，橫向凹陷問題都發(fā)生在包晶鋼區(qū)域，材料凝固的過程中存在體積比較大的收縮問題。結(jié)晶器內(nèi)坯殼剛剛形成時(shí)，存在凝固和收縮現(xiàn)象，就會產(chǎn)生橫向的凹陷。在熱流值最低時(shí)，不利于內(nèi)部熱量的傳導(dǎo)，會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的回溫，進(jìn)而降低坯殼的厚度。在這種狀態(tài)下，坯殼的受力會向下運(yùn)動，形成一種橫向的凹陷問題。導(dǎo)致橫向凹陷問題出現(xiàn)的主要原因，是彎月面區(qū)域的鑄坯局部比較冷，鋼液的溢出和初生坯殼凝固不均勻，導(dǎo)致熱流力的產(chǎn)生以及彎月面附近渣圈和鋼水壓力共同作用[3]。

當(dāng)前比較流行的觀點(diǎn)是液位波動理論，也就是說結(jié)晶器的液位發(fā)生了變化，保護(hù)渣燒結(jié)層沿著結(jié)晶器周邊出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象，或者緊貼結(jié)晶器壁出現(xiàn)了鼓肚現(xiàn)象，都會引發(fā)凹陷問題。如果彎月面的下方扎圈緊貼著結(jié)晶器壁，就會產(chǎn)生比較大的壓力，作用在彎月面的坯殼上。會強(qiáng)制坯殼遠(yuǎn)離結(jié)晶器壁，并且形成一個(gè)氣隙問題。如果彎月面突然出現(xiàn)了溢流，就會形成一個(gè)凹陷的模板，會出現(xiàn)一些液渣。渣圈中斷、保護(hù)渣的流入，并且與坯殼產(chǎn)生了接觸。渣圈被挑出時(shí)會形成一些凹陷問題。橫向的凹陷經(jīng)常發(fā)生在彎月區(qū)域，附近的熱流和坯殼強(qiáng)度產(chǎn)生變化，會導(dǎo)致凹陷問題的產(chǎn)生，鋼水成分會對凹陷問題會存在較大的影響。如果彎月面附近薄坯殼凝固的強(qiáng)度不均勻，也會引發(fā)凹陷問題。高碳鋼存在比較寬的凝固兩相區(qū)，在彎月面不容易形成一個(gè)堅(jiān)固的外殼，所以彎月面經(jīng)常會出現(xiàn)一些凹陷和變形問題。如果低碳鋼的凝固區(qū)間比較窄，在彎月面會形成一個(gè)比較堅(jiān)固的凝固坯殼。隨著彎月面液位的上升，坯殼區(qū)域會出現(xiàn)比較嚴(yán)重的凹陷問題[4]。

2.2 縱向凹陷問題

在進(jìn)行連鑄坯生產(chǎn)的過程中，縱向凹陷主要分為兩種類型。一種是發(fā)生在鑄坯塊面中心或者1/4區(qū)域的凹陷問題。這種凹陷問題比較嚴(yán)重，而且會貫穿于整個(gè)鑄坯，難以對其進(jìn)行有效的清理。嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致一些縱向裂紋的產(chǎn)生，裂紋經(jīng)常發(fā)生在高碳鋼板坯區(qū)域。還有一種類型的縱向凹陷問題，是指鑄坯寬面的邊部縱向凹陷問題或者縱向的溝槽，這種問題會對鑄坯產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。一些比較淺的凹陷問題難以被發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重的偏角部的縱向凹陷問題發(fā)生頻率比較高。在發(fā)生凹陷問題的過程中，還存在一些夾雜和裂紋以及窄面鼓肚等現(xiàn)象。導(dǎo)致板坯寬面邊部縱向凹陷問題出現(xiàn)的原因比較多，但凹陷問題主要存在于結(jié)晶器內(nèi)部。結(jié)晶器的錐度比較小或者在開展?jié)仓鳂I(yè)時(shí)出現(xiàn)了跑錐度問題，在進(jìn)行坯殼凝固和收縮的過程中，坯殼和結(jié)晶器之間的縫隙會逐漸變大。傳熱也會變慢，在鋼水的壓力作用下，鑄坯區(qū)域的結(jié)晶器后窄面會出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象，并且引發(fā)凝固角部的轉(zhuǎn)動問題。在鑄坯邊部會出現(xiàn)凹陷問題。這種情況下鑄坯邊部的凹陷問題比較輕，但是會存在一些裂紋[5]。

如果結(jié)晶器的錐度比較大，已經(jīng)超過了鑄坯的凝固收縮量。連鑄坯寬面在結(jié)晶器內(nèi)部會受到擠壓，發(fā)生彎曲或變形現(xiàn)象，在鑄坯邊部會引發(fā)凹陷問題。連鑄板坯寬面形成的偏角凹陷問題，是因?yàn)槟踢^程中板坯出現(xiàn)了不均勻收縮，剛性的角部斷面發(fā)生轉(zhuǎn)動，離開了銅壁的表面引發(fā)了凹陷問題。偏角部縱向凹陷問題的形成，主要是在結(jié)晶器上部出現(xiàn)角部凝固，然后存在收縮現(xiàn)象。在臨近的寬面或者窄面上會產(chǎn)生熱點(diǎn)。由于結(jié)晶器上部的錐度比較小或者存在剛性的角部轉(zhuǎn)動，使得小偏角部凹陷問題出現(xiàn)。結(jié)晶器的下部錐度過大，結(jié)晶器壁向著坯殼區(qū)域產(chǎn)生作用力。凹陷會不斷增加，在寬面上會出現(xiàn)偏角部的凹陷問題[6]。

如果在進(jìn)行板坯連鑄的過程中澆筑過熱，會導(dǎo)致窄面和寬面面部坯殼過薄現(xiàn)象，而且中間的溫度波動會比較大。保護(hù)渣的融化不夠均勻，坯殼也不夠均勻，凹陷問題的發(fā)生概率會不斷上升。在進(jìn)行作業(yè)的過程中，結(jié)晶器的窄面錐度比較小或比較大，都會導(dǎo)致邊部凹陷問題的發(fā)生。結(jié)晶器流場也會對凹陷問題的發(fā)生產(chǎn)生巨大的影響。在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，如果結(jié)晶器的液位波動比較大，會增加表面裂紋和凹陷問題的發(fā)生概率。在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，流入結(jié)晶器與坯殼的液態(tài)保護(hù)渣會隨著作業(yè)溫度的降低，形成固態(tài)的渣?？梢詼p少氣隙的熱阻，防止坯殼變薄[7]。

3 連鑄坯表面凹陷問題控制措施

在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，因?yàn)槌跎牟粔蚓鶆颍Y(jié)晶器和鑄坯之間的氣隙比較大，很容易出現(xiàn)凹陷問題。在對導(dǎo)致凹陷問題出現(xiàn)的影響因素和原因進(jìn)行分析的過程中，可以對各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行針對性的改善和優(yōu)化，防止或減少凹陷問題的發(fā)生概率。要根據(jù)鋼材料的凝固收縮原理，對銅板錐度進(jìn)行合理的制定，要對結(jié)晶器的使用情況和維修管理等行為進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理，確保結(jié)晶器能夠正常的運(yùn)行。在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，還要對保護(hù)渣進(jìn)行正確的選擇，要保證保護(hù)渣的成分和物理性能符合應(yīng)用的需求。還要對熱流和固體的渣土厚度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，要保證熔點(diǎn)和粘度以及堿度符合操作的需求。在保持坯殼厚度不變的情況下，要對渣的熱傳導(dǎo)進(jìn)行逐漸的降低和保護(hù)，還要對鑄坯進(jìn)行緩慢的溶解。在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，要對水口裝配要求進(jìn)行完善和優(yōu)化，確保水口對中的正常，避免鋼水直接對坯殼進(jìn)行沖刷。還要保證鑄坯的均勻和凝固良好。在生產(chǎn)的過程中要對作業(yè)的節(jié)奏進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免因?yàn)殇撍^熱度的降低，對其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生不利的影響。要采用過熱度澆筑作業(yè)形式，還要穩(wěn)定恒拉速。在操作的過程中還應(yīng)該保證結(jié)晶器液面的穩(wěn)定，要對浸入式水口的插入深度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，還要保證保護(hù)渣的加入方式符合操作的需求。在作業(yè)的過程中，要盡可能減少人工失誤對鑄坯表面凹陷造成的不利影響[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，連鑄坯生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)凹陷問題，不僅降低了產(chǎn)品的合格率，而且還會導(dǎo)致產(chǎn)品在使用的過程中存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。為了提高鑄坯產(chǎn)品的質(zhì)量，要對凹陷問題形成的原因進(jìn)行深入的分析和研究，并且引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)對這個(gè)問題進(jìn)行解決。以此提高產(chǎn)品的合格率，確保產(chǎn)品在應(yīng)用的過程中能夠發(fā)揮更大的作用。在進(jìn)行連鑄坯生產(chǎn)的過程中，相關(guān)人員還應(yīng)該對工藝進(jìn)行熟練的掌握，才能保證各個(gè)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)連鑄坯生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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